Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве
Обоснован механизм отрицательного сопротивления в потоке жидкости при теплоподводе. Используя эмпирическое уравнение состояния для жидкости, получена система уравнений нестационарного движения жидкости в устройствах с сосредоточенными параметрами. Определены периодические автоколебания при параметра...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60326 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве / Б.И. Басок, В.В. Гоцуленко, В.Н. Гоцуленко // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 3 — С. 13-19. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60326 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Басок, Б.И. Гоцуленко, В.В. Гоцуленко, В.Н. 2014-04-14T13:31:17Z 2014-04-14T13:31:17Z 2011 Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве / Б.И. Басок, В.В. Гоцуленко, В.Н. Гоцуленко // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 3 — С. 13-19. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60326 629.7:533.6.001 Обоснован механизм отрицательного сопротивления в потоке жидкости при теплоподводе. Используя эмпирическое уравнение состояния для жидкости, получена система уравнений нестационарного движения жидкости в устройствах с сосредоточенными параметрами. Определены периодические автоколебания при параметрах жидкости, близких к линии насыщения. Обґрунтованo механізм від’ємного опору в потоці рідини при теплопідводі. Використовуючи емпіричне рівняння стану для рідини, одержана система рівнянь нестаціонарного руху рідини в пристроях із зосередженими параметрами. Визначені періодичні автоколивання при параметрах рідини, близьких до лінії насичення. The mechanism of negative resistance in a stream of a liquid is proved at a supply of heat. Using the empirical equation of a condition for a liquid, the system of the equations of non-stationary movement of a liquid in devices with the concentrated parameters is received. Periodic self-oscillations are determined at the parameters of a liquid close to a line of saturation. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Тепло- и массообменные процессы Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве Self-oscillations of the liquid in the horizontal pipeline at it's heating Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве |
| spellingShingle |
Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве Басок, Б.И. Гоцуленко, В.В. Гоцуленко, В.Н. Тепло- и массообменные процессы |
| title_short |
Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве |
| title_full |
Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве |
| title_fullStr |
Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве |
| title_full_unstemmed |
Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве |
| title_sort |
автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве |
| author |
Басок, Б.И. Гоцуленко, В.В. Гоцуленко, В.Н. |
| author_facet |
Басок, Б.И. Гоцуленко, В.В. Гоцуленко, В.Н. |
| topic |
Тепло- и массообменные процессы |
| topic_facet |
Тепло- и массообменные процессы |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Промышленная теплотехника |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Self-oscillations of the liquid in the horizontal pipeline at it's heating |
| description |
Обоснован механизм отрицательного сопротивления в потоке жидкости при теплоподводе. Используя эмпирическое уравнение состояния для жидкости, получена система уравнений нестационарного движения жидкости в устройствах с сосредоточенными параметрами. Определены периодические автоколебания при параметрах жидкости, близких к линии насыщения.
Обґрунтованo механізм від’ємного опору в потоці рідини при теплопідводі. Використовуючи емпіричне рівняння стану для рідини, одержана система рівнянь нестаціонарного руху рідини в пристроях із зосередженими параметрами. Визначені періодичні автоколивання при параметрах рідини, близьких до лінії насичення.
The mechanism of negative resistance in a stream of a liquid is proved at a supply of heat. Using the empirical equation of a condition for a liquid, the system of the equations of non-stationary movement of a liquid in devices with the concentrated parameters is received. Periodic self-oscillations are determined at the parameters of a liquid close to a line of saturation.
|
| issn |
0204-3602 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60326 |
| citation_txt |
Автоколебания жидкости в горизонтальном трубопроводе при ее нагреве / Б.И. Басок, В.В. Гоцуленко, В.Н. Гоцуленко // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 3 — С. 13-19. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT basokbi avtokolebaniâžidkostivgorizontalʹnomtruboprovodeprieenagreve AT goculenkovv avtokolebaniâžidkostivgorizontalʹnomtruboprovodeprieenagreve AT goculenkovn avtokolebaniâžidkostivgorizontalʹnomtruboprovodeprieenagreve AT basokbi selfoscillationsoftheliquidinthehorizontalpipelineatitsheating AT goculenkovv selfoscillationsoftheliquidinthehorizontalpipelineatitsheating AT goculenkovn selfoscillationsoftheliquidinthehorizontalpipelineatitsheating |
| first_indexed |
2025-11-26T02:44:59Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:44:59Z |
| _version_ |
1850608955116486656 |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №3 13
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Обґрунтованo механізм
від’ємного опору в потоці рідини
при теплопідводі. Використовую-
чи емпіричне рівняння стану для
рідини, одержана система рівнянь
нестаціонарного руху рідини в
пристроях із зосередженими па-
раметрами. Визначені періодичні
автоколивання при параметрах
рідини, близьких до лінії насичен-
ня.
Обоснован механизм отрица-
тельного сопротивления в потоке
жидкости при теплоподводе. Ис-
пользуя эмпирическое уравнение
состояния для жидкости, получена
система уравнений нестационар-
ного движения жидкости в устрой-
ствах с сосредоточенными параме-
трами. Определены периодические
автоколебания при параметрах жид-
кости, близких к линии насыщения.
The mechanism of negative
resistance in a stream of a liquid is
proved at a supply of heat. Using the
empirical equation of a condition for a
liquid, the system of the equations of
non-stationary movement of a liquid in
devices with the concentrated parameters
is received. Periodic self-oscillations are
determined at the parameters of a liquid
close to a line of saturation.
УДК 629.7:533.6.001
Басок Б.И.1, Гоцуленко В.В.1, Гоцуленко В.Н.2
1 Институт технической теплофизики НАН Украины
2 Институт предпринимательства “Стратегия”
АВТОКОЛЕБАНИЯ ЖИДКОСТИ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ТРУБОПРОВОДЕ
ПРИ ЕЕ НАГРЕВЕ
Введение
Рекуперативные теплообменники исполь-
зуются в качестве холодильников при охлаж-
дении фурм доменной печи, элементов ее
конструкции, тепловых труб, компрессоров и
других энергетических устройств, охлаждае-
мых водой.
Известно [1], что при подводе теплоты к
потоку жидкости или газа образуется тепло-
вое сопротивление, которое наблюдается при
движении идеальных жидкостей или газов [2].
Образование нисходящих ветвей зависимости
hl(G) гидравлических потерь по длине [3] при
ламинарном движении нагретого воздуха и
теплового сопротивления hт(G) [4], которое от
режима движения не зависит, составляют ме-
ханизмы возбуждения автоколебаний феноме-
на Рийке. Кроме того, отрицательное тепловое
сопротивление hт(G) наряду с известным меха-
низмом τ запаздывания сгорания, обоснован-
ного Л. Крокко, является вторым механизмом
вибрационного горения, который оставался
неизвестным. В явлении ”поющего” пламе-
ни Хиггинса [5] наблюдается диаметральная
противоположность изменения автоколебаний,
самовозбуждающихся от запаздывания τ и ме-
ханизма теплоподвода, когда волновое сопро-
тивление колебательного контура изменяется
варьированием его акустической гибкости Ca.
Образование восходящей (неустойчивой)
Ca – гравитационная акустическая гибкость;
G – массовый расход;
g – ускорение свободного падения;
H – напор;
h – потери напора;
La – акустическая масса трубопровода;
p – давление;
ΔP – потери давления;
T – температура;
t – время;
w – скорость;
ρ – плотность жидкости.
Индексы верхние:
* – эмпирическая величина.
Индексы нижние:
0 – начальное значение;
l – по длине трубопровода;
Σ – суммарный;
к – коллектор технической воды;
н – при теплоподводе;
ст – стена;
т – тепловой;
х – при отсутствии теплоподвода.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №314
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
ветви на напорной характеристике Fg витка
парообразования также происходит из-за нали-
чия нисходящей ветви отрицательного сопро-
тивления парообразования [6].
Механизмы, связанные с нисходящими вет-
вями сопротивлений различной природы явля-
ются причиной возбуждения автоколебаний в
явлении вольтовой дуги, при работе триода [7],
туннельного диода и в различных механиче-
ских системах [8].
В гидросистемах было обнаружено [9-12],
что автоколебания могут самовозбуждаться в
изотермической трубе при движении жидко-
сти, обладающей значительной зависимостью
вязкости от температуры. Причиной неустойчи-
вости стационарного режима движения являет-
ся снижение вязкости жидкости из-за ее разо-
грева теплотой, возникающей при диссипации
давления. При этом скорость потока возрастает,
что способствует дальнейшему разогреву дви-
жущейся среды. В [13] показано, что автоко-
лебания могут возникать в вязкой жидкости в
условиях сравнительно низких перепадов дав-
ления, если осуществить подвод теплоты к по-
току.
В работе [6] было установлено, что
S-образный участок, включающий ветвь от-
рицательного сопротивления, на зависимости
суммарных гидравлических потерь ΔPΣ(G) =
ΔPl + ΔPт при теплоподводе, где ΔPl – вязкост-
ные потери по длине канала, а ΔPт – тепловое
сопротивление зоны парообразования, возни-
кает из-за нисходящей ветви отрицательного
сопротивления ΔPт(G) парообразования. При
этом, возникновение теплового сопротивления
при подогреве воды до кипения в [6] не рассма-
тривалось.
Постановка задачи
Задачей данной работы является опреде-
ление теплового сопротивления при нагреве
жидкости и отсутствии ее кипения, а также по-
строение зависимости суммарной диссипации
давления ΔPΣ(G) как функции расхода G и са-
мовозбуждающихся при этом автоколебаний
жидкости.
Обоснование нисходящей ветви теплового
сопротивления в потоке жидкости
Рассмотрим гидросистему (рис. 1), в кото-
рой под напором Н происходит истечение жид-
кости. Воспользовавшись уравнением Бернул-
ли для сечений 1–1 и 2–2, определим скорость
истечения идеальной жидкости при отсутст-
вии ее нагрева в зависимости от напора Н
g
wH
2
2
х= , (1)
где wx– скорость движения холодной жидкости.
Подвод теплоты, при той же величине на-
пора H, увеличивает скорость wн движения на-
гретой невязкой жидкости, что приводит к воз-
никновению сопротивления hт(G). Уравнение
Бернулли для сечений 1–1 и 2–2 при подводе
теплоты следующее:
( )
2 2
0 0 0 н
1 2 т
0 н2 2
p w p wZ Z h G
g g g g
+ + = + + +
ρ ρ
. (2)
Поскольку напор H = Z1 – Z2, а скорость
воды w0 ≈ 0 в емкости большого сечения 1–1 и
избыточное давление p0 = 0, то из (2) следует
2
н
т ( )
2
wh G H
g
= − . (3)
Исключив напор H в уравнении (3), исполь-
зуя зависимость (1), приходим к соотношению
( )
2 2
x н
т 2
w wh G
g
−
= , (4)
где wx и wн – соответственно скорости холод-
Рис. 1. К определению теплового
сопротивления жидкости hт(G).
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №3 15
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
ной и нагретой жидкости.
Из уравнения неразрывности потока при
постоянной нормальной площади сечения ка-
нала
00 x , нT pw wρ = ρ определим отношение ско-
ростей wx / wн, и исключив его в уравнении (4),
окончательно получим
( )
0
2
2
0x
т
,
1
2 T p
wh G
g
ρ = − ρ
, (5)
где
0,T pρ – плотность жидкости нагретой до
температуры T, а 0 00 ,T pρ = ρ плотность холод-
ной жидкости при температуре T0.
Уравнение движения жидкости
в модели устройства охлаждения
рекуперативного теплообменника
Скорость потока жидкости на входе в
устройство теплообменника (рис. 2) равна wx =
w0. Плотность технической воды на выходе из
трубопровода 2 равна
0 к,T pρ , а после нагрева на
выходе из теплообменника – ,T pρ .
В трубопроводе теплообменника 3 при не-
значительной его длине l, согласно (5), тепло-
вое сопротивление определяется выражением
( ) 0 к
2
2
,0
т
,
1
2
T p
T p
wh G
g
ρ
= − ρ
, (6)
где pк – давление, создаваемое насосом.
Воспользовавшись результатами моногра-
фии [14] в [15] было получено следующее урав-
нение состояния для жидкости
( )
( )
0 0
0
,
0
, 0 0
exp
n T
T p
T p T
p p T
n dT
p p T
∗
∗
ρ + = α ρ +
∫ , (7)
где р*(Т0) – внутреннее давление жидкости при
ее плотности
0 0,T pρ , является эмпирической
постоянной, р*(Т) и р – соответственно внут-
реннее давление в жидкости и давление на
выходе из теплообменника, п – показатель
степени, так же эмпирическая величина [15],
р0 – давление и Т0 – температура жидкости
перед входом в насос.
Уравнение (7) позволяет определить плот-
ность воды ρТ, р нагретой до температуры Т при
давлении р на выходе из теплообменника. Та-
ким образом, из (7) находим, что
( )
( )0 0
0
1
, , 0
0 0
exp
n T
T p T p
T
p p T
dT
p p T
∗
∗
+ ρ = ρ ⋅ − α +
∫ . (8)
Коэффициент объемного расширения воды
определяется следующей зависимостью
( ) ( ) ( ) 11
0
dpT T n p p
dT
∗−− ∗α = α − + . (9)
Т.к. согласно [15] ( ) 11 1dpn p p
dT
∗−− ∗+ << , то из (9)
получается, что α(Т) ≈ α0(Т), причем значения
функции α(Т) приведены в [15] таблично. Тогда
потери давления, вызванные тепловым сопро-
тивлением на малом участке нагрева, согласно
(8) из (6) могут быть определены в следующем
виде
( )
2
т т 2
02
GP G
S
∆ = ξ
ρ
, (10)
где т 0 тP gh∆ = ρ , S – площадь поперечного сече-
ния трубопровода, 0 к
2
,
т
,
1 T p
T p
ρ
ξ = − ρ
,
0 ,T pρ – плот-
ность потока на входе в зону теплоподвода 3.
Рис. 2. Схема теплообменника с участком
охлаждения трубопровода:
1 – насос, 2 – трубопровод технической
воды, 3 – зона теплоподвода,
4 – гравитационная емкость.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №316
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Из уравнения состояния (8) получаем
( )
( )
0 к
0
1
, к 0
0
,
exp
n T
T p
T p T
p p T
dT
p p T
∗
∗
ρ + = ⋅ α ρ +
∫ ,
где ( )
( )0 к 0 0
1
к 0
, ,
0 0
n
T p T p
p p T
p p T
∗
∗
+
ρ = ρ +
.
Для жидкости с температурой T и плот-
ностью , кT pρ , при изменении давления на вели-
чину Δp = pк – p, ее плотность становится равной
( )
к, , 1T p T p p pρ = ρ −β ∆ , где βр – коэффициент объем-
ного сжатия, К – модуль упругости. Посколь-
ку p p p Kβ ∆ ≡ ∆ является малой величиной, то
плотность воды изменяется главным образом
из-за температуры [15] и , , кT p T pρ ≈ ρ . Отме-
тим также, что непосредственно из уравнения
состояния (8) получается ( )
( )
к
1
, к
,
1
n
T p
T p
p p T
p p T
∗
∗
ρ +
= ≈ ρ +
,
откуда приходим к тому же результату
, , кT p T pρ ≈ ρ .
Уравнение движения воды в трубопроводе
теплообменника запишем в форме [6]
( )aL dG dt p h G pΚ Σ= − − , (11)
где т( ) ( ) ( )h G h G h GΣ = − l , aL S= l , l – длина тру-
бопровода 3 (рис. 2) теплообменника. Полагая
( ) к т ( ) ( )F G p h G h G= − − l
, уравнение (11) оконча-
тельно примет вид
( )aL dG dt F G p= − . (12)
Тепловое сопротивление при распределенном
подводе теплоты по длине канала
Согласно (10) при изобарном подводе те-
плоты к жидкости в некоторой узкой зоне Δ
(рис. 3, а) возникает тепловое сопротивление
( ) ( )2
т 1 2
1
, 1h G χ ∆ = − ρ ρ ρ
, где
2
22
G
S
χ = . Разбивая
всю зону теплоподвода (рис. 3, б) длиной l на
короткие участки Δxk ( )1;k N= ,
1
N
k
k
x
=
∆ =∑ l , мы
можем для каждой такой зоны Δxk найти теп-
ловые потери ( )
2
1
т
1
, 1 k
k
k k
h G x −
−
ρχ ∆ = − ρ ρ
, где
k
k x x=
ρ = ρ .
Таким образом, для суммарных теп-
ловых потерь получаем представление в
виде предела интегральных сумм ( )тh G =
( )т
1
lim ,
N
kN k
h G x
→∞
=
= ∆∑ . Далее, согласно формуле
конечных приращений (терема Лагранжа)
Рис. 3. К определению теплового сопротивления при распределенном
по длине трубопровода подводе теплоты.
( )
1
22 2
1 12
k
k k k k k
x x
x O x
x
−
− −
=
∂ρ
ρ −ρ = ρ ∆ + ∆
∂
. Поэтому ( ) ( )
1
2
21
т 2
1 1 11
1, 1 2
k
N N N
k k
k k
k k k x xk k k
xh G x O x
x
−
−
= = = =−
ρ ∆ ∂ρ ∆ = χ − = χ + ∆ = ρ ρ ρ ∂
∑ ∑ ∑
( ) ( ) ( ) ( )1 1
2 2 0
0 0
12 1 2 2 1 .xx
ddx o o
x x x
− −
==
∂ρ ρ = χ + = χ = χ ρ −ρ + ρ ∂ ρ∫ ∫
l l
l
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №3 17
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Следовательно, окончательно получаем
( ) 2
т тh G k G= , (13)
где 2 1 1
т 0x x
k S − − −
= =
= ρ −ρ l
.
Определение вязкостных потерь по длине трубопровода теплообменника
Вязкостные потери на участке Δx подвода теплоты в трубопроводе теплообменника опреде-
ляются согласно формуле Дарси-Вейсбаха, следующим выражением
( )
2
d Re
2
x wp
d
∆ ρ
= λ . (14)
Как и выше (рис. 3) разбивая весь трубопровод на короткие участки длинами Δxk, считая тем-
пературу Tст внутренней стенки известной, используя критериальные уравнения для горизон-
тальных труб, можно определить температуру Tk и вязкость νk на каждом участке
Δxk ( )1;k N= . Потери давления Δpl(G,Δxk) на отрезке Δxk из-за вязкости, согласно [6], опреде-
ляются следующим образом
( )
кр4
0,25 1,75
кр1,75
4,75 0,75
128 , при Re Re 2320,
0,3164, , при Re Re .
2
4
k k
k kk
x G
d
x Gp G x
d
ν ∆ ≤ = π ν ∆∆ ∆ = > π ρ
l
(15)
Полные потери определяются суммированием потерь на всех участках разбиения трубопро-
вода ( ) ( )
1
,
N
k
k
p G p G x
=
∆ = ∆ ∆∑l l .
Построение автоколебательных решений
уравнений движения в рекуперативных
теплообменных аппаратах
Теплообменник и отводящий трубопровод
нагретой воды рассматривается как аккумуля-
тор массы колебательного контура с гравитаци-
онной гибкостью Са [16]. Запишем уравнение,
выражающее закон сохранения массы в этом
случае
вх выхdM dt G G= − , (16)
где Gвх = G – расход воды, входящий в аккуму-
лятор массы, а Gвых = φ(р) – выходящий из него,
М(t) – масса воды в аккумуляторе в момент
времени t, М = Vρ, V = Sh, p = ρgh (рис. 2).
Обращение функции φ(р) определяет потери
давления по расходу 2
выхp kG= отводящей ма-
гистрали, где k – коэффициент гидравлических
потерь. Таким образом, уравнение (16) оконча-
тельно запишется в следующей форме
( )a
dpC G p
dt
= −ϕ , (17)
где Ca = S/g. Полученная нелинейная динами-
ческая система (12), (17) описывает неста-
ционарный режим движения нагреваемой
жидкости в рекуперативных теплообменных
аппаратах.
Автоколебания жидкости возбуждаются
в узкой зоне неустойчивости стационарного
режима, которая определяется нисходящей
ветвью S-образного участка (рис. 4, а) характе-
ристики hΣ(G). С уменьшением диаметра тру-
бопровода (рис. 4, а) действие рассматрива-
емого механизма неустойчивости усиливается.
При увеличении гравитационной емкости Ca ав-
токолебания переходят к релаксационной форме
неизменной амплитуды (рис. 4, в). В этом случае
предельный цикл состоит из участков напорной
характеристики теплоподвода F(G) (медленные
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №318
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
движения) и соединяющих их горизонталь-
ных линий (быстрые движения). При выборе
диаметра d = 1,6·10-3 м формы автоколебаний
(рис. 4, в), имеют полную качественную анало-
гию с автоколебаниями, полученными в [13].
При увеличении давления рк на входе в тру-
бопровод теплообменника, ветвь отрицатель-
ного сопротивления вначале увеличивается
(рис. 5, а), однако в дальнейшем, т.к. внутренняя
температура стенки трубопровода постоянна,
S-образный участок начинает сужаться. Харак-
тер зависимости суммарного гидравлического
сопротивления hΣ(G) с увеличением температу-
ры tст приведен на рис. 5, б, откуда видно, что с
ростом tст ветвь отрицательного сопротивления
( ) 0h G GΣ∂ ∂ < увеличивается, что приводит
Рис. 4. Зависимости сопротивлений по расходу и формы автоколебаний
в рассматриваемой установке при pк = 6,4 МПа, tст = 800 °С, l = 1 м.
а) б)
Рис. 5. Зависимости сопротивлений по расходу при: а) разных давлениях pк ;
б) при изменении температуры внутренней стенки tст трубопровода теплообменника.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №3 19
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
к усилению действия рассматриваемого меха-
низма автоколебаний.
Выводы
1. Обоснован механизм отрицательного со-
противления в жидкости при ее нагреве до на-
чала парообразования.
2. Используя эмпирическое уравнение сос-
тояния, получены уравнения нестационарного
движения жидкости, периодические решения
которых определяют формы автоколебаний,
самовозбуждающихся из-за действия предло-
женного механизма неустойчивости.
3. Установлено, что при увеличении диа-
метра трубопровода действие введенного
механизма неустойчивости ослабевает. При
этом S-образный участок на зависимости сум-
марных гидравлических потерь уменьшается,
в дальнейшем образуется точка перегиба
(рис. 4, а), и стационарный режим движения
становится абсолютно устойчивым.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая ди-
намика / Абрамович Г.Н. − М.: Наука, 1969. −
824 с.
2. Раушенбах Б.В. Вибрационное горение /
Раушенбах Б.В. − М.: Физматтиз, 1961. − 500 с.
3. Гоцуленко В.В. Математическое модели-
рование особенностей феномена Рийке / В.В.
Гоцуленко // Математическое моделирование,
РАН. – 2004. – Т. 16, № 9. – С. 23 – 28.
4. Гоцуленко В.В. Тепловое сопротивление
как механизм возбуждения автоколебаний /
В.В. Гоцуленко, В.Н. Гоцуленко // Сборник на-
учн. трудов Днепродзержинского гос. техн. ун-
та. – Днепродзержинск, 2009. – С. 95 – 100.
5. Гоцуленко В.В. Управление автоколе-
баниями колеблющегося пламени при одно-
временном действии механизмов их воз-
буждения / В.В. Гоцуленко, Б.И. Басок //
Пром. теплотехника. − 2009. − Т. 31, № 3. −
С. 101 − 107.
6. Басок Б.И. Периодические движения
теплоносителя в моделях элементов пароге-
нераторов / Б.И. Басок, В.В. Гоцуленко // Пром.
теплотехника. − 2010. − Т. 32, № 4. − С. 33 − 42.
7. Меркин Д.Р. Введение в теорию устой-
чивости движения / Меркин Д.Р. – М.: Наука,
1971. – 312 с.
8. Стрелков С.П. Введение в теорию ко-
лебаний /Стрелков С.П. − М.: Наука, 1964. −
437 с.
9. Алексапольский Н.Б. Вязкостный взрыв
при неизотермическом движении несжимаемой
жидкости / Н.Б. Алексапольский, В.И. Найде-
нов // ПМТФ. − 1980. − № 1. − С. 94 − 97.
10. Каганов С.А. Об установившемся лами-
нарном течении несжимаемой жидкости в пло-
ском канале и круглой цилиндрической трубе
с учетом теплоты трения и зависимости вязко-
сти от температуры / С.А. Каганов //ПМТФ. −
1962. − № 3. − С. 96 − 99.
11. Бостанджиян С.А. О гидродинамиче-
ском тепловом взрыве / С.А. Бостанждиян, А.Г.
Мержанов, С.И. Худяев // ДАН СССР. − 1965.
− Т. 163, № 1. − С. 133 − 136.
12. Мержанов А.Г. Гидродинамические
аналогии явлений воспламенения и потухания /
А.Г. Мержанов, А.М. Столин // ПМТФ. − 1974.
− № 1. − С. 65 − 74.
13. Мелких А.В. Автоколебания неизотер-
мического течения вязкой жидкости в канале /
А.В. Мелких, В.Д. Селезнев // ТВТ. − 2010. −
Т. 46, № 1. − С. 100 − 109.
14. Корнфельд М. Упругость и прочность
жидкостей / Корнфельд М. − М. − Л.: Гостехиз-
дат, 1951. – 107 с.
15. Гинзбург И.П. Прикладная гидрогазо-
динамика. / Гинзбург И.П. – Л.: Изд-во ленин-
градского. ун-та, 1958. – 338 с.
16. Куприн А.И. К определению режима ра-
боты сифона / А.И. Куприн, В.Н. Гоцуленко //
Инженерно-физический журнал. – 1987. – Т. 52,
№ 6. – С. 916 – 920.
Получено 10.02.2011 г.
|